Composti del boro: acido borico, borace, perborato

I composti del boro più comuni sono i borati ovvero  sali degli acidi borici ovvero acido borico o ortoborico H₃BO₃, acido metaborico HBO₂ e acido piroborico H₂B₄O₇.

Acido borico

Tra i composti del boro che hanno una particolare importanza vi sono quelli che derivano dall’acido H₃BO₃ il cui nome I.U.P.A.C. è acido triossoborico (III) , spesso indicato come acido borico o acido ortoborico.

L’acido borico si presenta in lamelle bianche, madreperlacee, untuose al tatto e si trova in natura nei soffioni boraciferi, nelle acque salsoiodiche e, allo stato cristallino, come sassolite.

L’acido borico è un acido debole che in soluzione acquosa si dissocia secondo la reazione di equilibrio:

H₃BO₃ + H₂O ⇌ H₂BO₃^– + H₃O⁺

La soluzione concentrata bollente di H₃BO₃ scioglie gli ossidi di alluminio, rame, ferro, nichel e zinco. Riscaldando l’acido oltre i 100°C si forma l’acido diossoborico (III)  noto come acido metaborico secondo la reazione:

H₃BO₃ → HBO₂ + H₂O

L’acido diossoborico (III)  per riscaldamento a 140°C forma l’acido eptaossotetraborico (III) noto come acido tetraborico o acido piroborico H₂B₄O₇ secondo la reazione:

4 HBO₂ → H₂B₄O₇ + H₂O

Borace

Tra i composti del boro più importanti ricordiamo il borace Na₂B₄O₇ ∙ 10 H₂O (eptaossotetraborato (III) di sodio decaidrato noto come sodio borato, o sodio tetraborato decaidrato). Il borace, una volta riscaldato fonde dapprima nella sua acqua di cristallizzazione rigonfiandosi, poi perde la sua acqua di cristallizzazione e a 878 °C fonde originando una massa vetrosa secondo la reazione:

Na₂B₄O₇  → 2 NaBO₂ + B₂O₃

che discioglie gli ossidi metallici originando borati colorati ed infatti i saggi alla perla sono uno dei saggi per via secca per il riconoscimento dei cationi nell’analisi chimica quantitativa.

Il borace che è uno dei più noti composti del boro, scoperto per la prima volta nei letti asciutti dei laghi in Tibet, può essere preparato in vari modi tra cui:

1) da acido borico: l’acido borico greggio viene trattato con una soluzione bollente di carbonato di sodio:

4 H₃BO₃  + Na₂CO₃   → Na₂B₄O₇ + CO₂ + 6 H₂O

2) dal minerale  ulexite NaCaB₅O₆(OH)₆ ∙5 H₂O per trattamento con carbonato di sodio e carbonato acido di sodio

3) dal minerale pandermite 4 CaO∙ 5 B₂O₃∙ 7 H₂O H₂O per trattamento con carbonato di sodio e carbonato acido di sodio

Usi: Il borace è usato nella preparazione di borati e perborato sodico, nella preparazione di vetri a basso coefficiente di dilatazione (vetro pirex) e con indice di rifrazione costante ( vetro ottico). Per il suo potere solvente nei confronti degli ossidi metallici viene usato come sgrassante e fondente per saldature.

Perborato sodico

Il perborato sodico NaBO₃∙ 4 H₂O è uno dei composti del boro che si presenta in cristalli monoclini trasparenti, stabili alla temperatura ordinaria, che si decompongono fondendo a 60°C. la soluzione di perborato, stabile a temperatura ordinaria, libera a caldo l’ossigeno che contiene.

Il perborato si ottiene dal borace mescolandolo con soluzioni di acqua ossigenata e soda caustica:

Na₂B₄O₇ + 2 NaOH + 4 H₂O₂ → 5 H₂O + 4 NaBO₃

oppure dall’acido borico per trattamento con acqua ossigenata e soda caustica:

H₃BO₃ + NaOH + H₂O₂ + H₂O → NaBO₃∙ 4 H₂O

Il perborato viene usato come sbiancante dei tessuti e fibre tessili, nonché per preparare saponi e detergenti o come ossidante in genere.